(57)【要約】 【課題】      ＬＥＤ素子群からなるライン状光源を効率的且つ経済的に交換し得る照射ユニットを提供することにある。【解決手段】  基板（1−１〜２−ｎ）の一方の面にライン状に配置されたＬＥＤ素子群（Ｌ―１〜Ｌ−ｎ）と基板（1−１〜２−ｎ）の他方の面に取り付けられた放熱フィン（２−１〜２−ｎ）とＬＥＤ素子群（Ｌ―１〜Ｌ−ｎ）に電力を供給するケーブル（４−１〜４−ｎ）とを含むＬＥＤユニット（ＬＵ）、およびＬＥＤユニット（ＬＵ）を収納・固定するための筐体（５）からなる照射ユニット（ＳＵ）において、ＬＥＤユニット（ＬＵ）は、そのライン方向に沿って独立した複数のサブユニット（ＳＵ1〜ＳＵｎ）に分割され且つ各サブユニット（ＳＵ1〜ＳＵｎ）は筐体（５）に着脱自在に固定され、そして、各サブユニット（ＳＵ1〜ＳＵｎ）にはその出射光量の制御機能を付与する。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面にライン状に配置されたＬＥＤ素子群と該基板の他方の面に取り付けられた放熱フィンと該ＬＥＤ素子群に電力を供給するケーブルとを含むＬＥＤユニット、および該ＬＥＤユニットを収納・固定するための筐体からなリ、その際、該ＬＥＤユニットは、そのライン方向に沿って独立した複数のサブユニットに分割され且つ各サブユニットは該筐体に着脱自在に固定され、そして、各サブユニットにはその出射光量の制御機能が付与されていることを特徴とする照射ユニット。
【請求項２】
該筐体内で、ＬＥＤユニットの前方レンズ群が配置された請求項１に記載の照射ユニット。
【請求項３】
該筐体が、長方形状の底板と該底板の両短辺部から立ち上がる側板と該底板より幅の狭い上蓋との一体成形体である請求項１または２に記載の照射ユニット。
【請求項４】
該ＬＥＤユニットがサブユニット毎に、該筐体の上蓋にネジ止めされている請求項１〜３のいずれかに記載の照射ユニット。
【請求項５】
該ＬＥＤユニットの各サブユニットのＬＥＤ素子群に、可変抵抗器に接続するケーブルを介して電力が供給され、これにより、各照射ユニットにその出射光量の制御機能が付与された請求項１〜４のいずれかに記載の照射ユニット。
【請求項６】
該レンズ群が、拡散レンズと集光レンズとからなる請求項１〜５のいずれかに記載の照射ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の照射ユニットが、画像処理用照明装置または検査機器用照明装置に組み込まれていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射ユニットに関する。さらに詳しくは、ライン状に配列されたＬＥＤ素子群を収納・固定する筐体からなる照射ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像処理用照明装置や検査機器用照明装置の光源として、ライン状（線状）に配列したＬＥＤ素子群を採用することは知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、例えば、光源となるＬＥＤ素子群（ＶＲ１）〜（ＶＲ３）は、矩形状の基板（１５Ｒ）の長手方向の沿ってライン状に配置されている。さらに、このＬＥＤ素子群（ＶＲ１）〜（ＶＲ３）に接して支持板（１６Ａ）が配置され、併せて、この支持板（１６Ａ）の他方の面には集光手段としてのシリンドリカルレンズ（１６）が担持されている。そして、この一体化された部材は、ケーシング（２）に収納・固定される。この固定に際しては、支持板（１６Ａ）の両端がケーシング（２）の左右板部（６）および（７）に螺子止めされる。
【０００３】
ところで、ＬＥＤ素子固有の問題として、意外にも、ロットによる光量バラツキが頻発し、さらには経年変化による光量低下が生じ易くしかもこの光量低下は大幅なバラツキをもって生じることが判明してきた。そして、この光量バラツキや経年変化による光量低下が許容値を超えたときは、該当する素子を交換せざるを得なくなる。この場合、高効率の交換作業が要求されるのは言うに及ばない。
【０００４】
この点に関して、上記したＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤ素子群の交換作業の効率化については何等配慮されていない。つまり、ライン状のＬＥＤ素子群（ＶＲ１）〜（ＶＲ３）を交換する場合には、一旦、ケーシング（２）の上蓋（５）を外し、さらに、左板部（６）および右板部（７）の螺子止め解除の３工程が最小限必要になる。しかも、これらの螺子止め部は、ドライバーが入りずらい位置にあるので、螺子止め解除作業は困難をきわめる。また、該ＬＥＤ素子群の交換にともなって以前と出射光量が変わってくる。したがって、再度当初の光量への再調整作業にも時間を要するという問題もある。
【０００５】
これらの問題は、ＬＥＤ素子群のライン長が長くなるにしたがって、光量ばらつき率が増加するので、ＬＥＤ素子群の交換頻度も高くなる。さらに、経済的には、光量が低下して不良となった一部のＬＥＤ素子を交換するのが理想である。しかし、上記のＬＥＤ照明装置においては、ＬＥＤ素子群（ＶＲ１）〜（ＶＲ３）は一体で交換せざるを得ず、非常に不経済であるという別な問題点もある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２０２２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、上記の問題点を解消し、ＬＥＤ素子群からなるライン状光源を効率的且つ経済的に交換し得る照射ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、筐体内でライン状に配列されるＬＥＤ素子群は、複数のサブユニットに分割され、その際、各サブユニットは独立して該筐体から着脱自在に固定され、しかも各サブユニットに出射光量の制御機能が付与される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光源装置にあっては、以下のような顕著な効果が奏される。
（１）不良が発見されたＬＥＤ素子を含むサブユニットのみを交換すればよいので、極めて経済的である。
（２）サブユニット毎にＬＥＤ素子群の出射光量を調整できるので、ライン状ＬＥＤユニット全体として均一な出射光量が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明で採用するライン状ＬＥＤユニットの一例を示す斜視図である。
図２は、図１のＬＥＤユニットを、部分的に上方開放部を有する筐体に組み込んで得られた照射ユニットの斜視図である。
図３は、図２の上蓋を取り除いた状態の平面図である。
図４は、図２の筐体の上方開放部に被せる補助上蓋の斜視図である。
図５は、図２の照射ユニットを電源供給ユニットに接続してなる照明装置の一例を示す斜視図である。
【００１１】
図１において、ライン状ＬＥＤユニット（ＬＵ）は、サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵｎ）を順次接触させて連接することにより構成されている。ここで、（Ｌ−１）〜（Ｌ−ｎ）は各サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵｎ）に配置されるＬＥＤ素子群、（１−１）〜（１―ｎ）は各ＬＥＤ素子群（Ｌ−１）〜（Ｌ−ｎ）をライン状に取り付けるための基板、（２−１）〜（２―ｎ）は各基板（１−１）〜（１−ｎ）の反対側に固定された放熱フィン、（３−１）〜（３―ｎ）は各放熱フィン（２−１）〜（２―ｎ）に穿けられた螺子溝、そして、（４−１）〜（４―ｎ）は各サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵｎ）に接続された電力供給用ケーブルである。これらのケーブル（４−１）〜（４−ｎ）は、それぞれに、ＤＣ＋１２Ｖ線とＧＮＤ線の２本の電源線を含むもので、放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）の切れ込み部を経て取り出され、各先端部には電源供給ユニットと接続するための２極の接続プラグ（４−１ａ）〜（４−ｎａ）が装着されている。
【００１２】
図２には、上記のライン状ＬＥＤユニット（ＬＵ）を筐体（５）に収納・固定して得られた照射ユニット（ＳＵ）の斜視図が示されている。ここでは、筐体（５）は、長方形状の底板（５ａ）と該底板の両短辺部から立ち上がる側板（５ｂ）と該底板より幅の狭い上蓋（５ｃ）との一体成形体として例示されている。上蓋（５ｃ）の側縁に沿う（６−１）〜（６―ｎ）の符号は、この上蓋（５ｃ）と各放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）とを固定している螺子である。螺子（６−１）、（６―２）および（６―ｎ）はそれぞれに、各放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）の螺子溝（３−１）、（３―２）および（３―ｎ）に螺合し、ＬＥＤユニット（ＬＵ）全体を筐体（５）に固定している。なお、この例においては、筐体（５）の前部開放面（矢印Ａ方向）は照射部を、そして、後部開放面（矢印Ｂ方向）と、上蓋（５ｃ）と同一面に形成される上部開放部とが各サブユニットの交換スペースとなる。
【００１３】
図２では、ライン状ＬＥＤユニット（ＬＵ）は放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）を介して筐体（５）に固定されているが、これはあくまで一態様に過ぎない。放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）と同じような固定機能を有する部材であれば、制約はない。これらの部材の例としては、放熱機能付き基板、さらには、放熱フィンないし放熱板を設けていないＬＥＤ基板取り付け用ステ−が挙げられる。前者の放熱機能付き基板とは、ＬＥＤ基板のパターン以外の基材が放熱性に優れ且つ螺子溝を穿け得る程の厚みを有し、放熱フィンの機能も呈する特殊な一枚基板である。勿論、この基材に放熱フィンを付加したものも含まれる。また、後者のステーとは、ＬＥＤ基板を固定、保持または支持するような部材である。  
【００１４】
上記の態様における利点は、各サブユニットの交換作業が極めて効率化されることである。各サブユニットは、上蓋（５ｃ）の上面から螺子止めにより筐体（５）内に固定されている。したがって、各サブユニットの交換時の螺子解除作業は、筐体上方の同一面の自由空間を活用しながら何等の制約もなく実施でき、しかも、各サブユニットの取り出しスペ−スも十分に確保されているからである。ちなみに、上蓋（５ｃ）として底板（５ａ）と同じ寸法のものを用いた場合、各サブユニットの取り出しスペ−スが後部開放面（矢印Ｂ方向）のみとなり、窮屈な取り出し作業を強いられる。
【００１５】
図３は、図２の上蓋（５ｃ）を取り除いた際の平面図である。ＬＥＤ素子群（Ｌ―１）〜（Ｌ−ｎ）の前方にはレンズ群が配置されている。この例では、レンズ群は、拡散レンズ（７）と集光レンズ（８）とからなり、ＬＥＤユニット（ＬＵ）とは独立して筐体（５）内に収納・固定される。拡散レンズ（７）は、ＬＥＤ素子群からの出射光を指向性なく全方位に亘って拡散させ、また、集光レンズ（８）は、拡散レンズ（７）で拡散された光を照射パターンに応じて集光する機能を有している。
【００１６】
図２に示した照射ユニット（ＳＵ）が照明装置に組み込まれる際には、上蓋（５ｃ）と同一面に形成された上方開放面は塞がれる。これは、露出している放熱フィン先端部を保護するために有用である。このためには、図４に示すような補助上蓋（９）の両端部で、螺子（１０ａ）〜（１０ｄ）をそれぞれ、対応する側板（５ｂ）に穿けた螺子溝（１１ａ）〜（１１ｄ）に螺合させればよい。この補助上蓋（９）は一枚物である必要はない。一枚物では重過ぎたり、作業がしずらい場合には、長手方向に沿って数ブロックに分割して用いてもよい。例えば、サブユニットが９個の場合（ＳＵ1〜ＳＵ９）、補助上蓋（９）を３分割して、サブユニット３個毎に一枚の分割補助上蓋を被せるようにしてもよい。
【００１７】
この補助上蓋（９）を付設した照射ユニットを別体の電源供給ユニットに接続して組み立てた照明装置の態様が図５に示されている。（１２）は電源供給ユニットである。このユニット（１２）の全面には、サブユニット（ＳＵ1）〜（ＳＵｎ）に対応してＬＥＤ素子の出射光量を調整するための可変抵抗器（１３−１）〜（１３−ｎ）が設けられ、これらはそれぞれに、ケーブルコネクタ（１４−１）〜（１４−ｎ）に対応している。そして、これらのケーブルコネクタ（１４−１）〜（１４−ｎ）には、各サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵｎ）から延びるケーブル（４−１）〜（４―ｎ）が接続されている。
【００１８】
本発明で特徴的なことは、従来は一体物であった長尺のライン状ＬＥＤ素子群をそのライン方向に沿って分割した、いわゆるサブユニット方式を採用することにより、ＬＥＤ素子群をサブユニット毎で交換するようにした点にある。これにより、ライン状ＬＥＤ素子群全体でなく、不良となったＬＥＤ素子を含むサブユニットのみを選択的に交換できるので、極めて経済的である。加えて、ＬＥＤ素子群の出射光量に関して、サブユニット毎に光量調整機能が付与されている。これにより、サブユニット毎で同一レベルへの光量調整ができるので、ライン状ＬＥＤ素子群全体として均一な出射光量が得られる。
【００１９】
各サブユニットの交換手順は種々あるが、ここでは、サブユニット（ＳＵ１）を交換する場合を例にとって述べる。まず、図５の電源供給ユニット（１２）のケーブルコネクタ（１４−１）からサブユニット（ＳＵ１）の接続プラグ（４−１ａ）を引き抜いてケーブル（４−１）をはずす。ついで、図５の螺子（１０ａ）〜（１０ｄ）を解除して補助上蓋（９）を取り除く。これにより、図２に示すように、後部開放面（矢印Ｂ方向）が拡大された取り出し空間となる。その後、サブユニット（ＳＵ１）を固定した３個の螺子（６−１）を解除し、フリーとなったサブユニット（ＳＵ１）を手前に引き出す。そして、代わりのサブユニット（ＳＵ１）を代わりに押し込み、３個の螺子（６−１）を放熱フィン（２−１）のそれぞれの螺子溝（３−１）に螺合させる。これにより、新たなサブユニット（ＳＵ１）は筐体（５）に固定される。最後に、これまでとは逆の手順で、新たなサブユニット（ＳＵ１）のケーブル（４−１）の接続プラグ（４−１ａ）をケーブルコネクタ（１４−１）に挿入してケーブル（４−１）を接続した後、補助上蓋（９）を被せて螺子止めする。
【００２０】
さらに、新たなサブユニット（ＳＵ１）の出射光量をサブユニット（ＳＵ２）〜（ＳＵｎ）のそれに合わせる必要も生じる。この場合、対応する可変抵抗器（１３−１）を介して、新たなサブユニット（ＳＵ１）の出射光量を調整すればよい。
【００２１】
本発明において、ＬＥＤ素子としては、標準的な光量が得られるＬＥＤや高輝度タイプ等の、市販されている各種仕様のものが採用される。通常は、これらＬＥＤ素子を２０個〜１０００個準備し、これらを基板（１−１）〜（１−ｎ）上にライン状に、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの素子間隔で配置すればよい。このときのライン数は１〜３程度にすればよい。サブユニットへの分割数、すなわちサブユニットの数（ｎ）は、照射部の長さ、交換頻度、全体コスト等を考慮して設定されるが、通常は３〜１５程度である。また、各サブユニットの長さについてはコストを考えると等分割であることが好ましい。
【００２２】
基板（１−１）〜（１−ｎ）としては、紙、エポキシ、ガラスエポキシ、さらにはポリイミド等、各種素材のものが用いられるが、耐熱性、強度およびコストの面からガラスエポキシ製が好ましい。放熱フィン（２−１）〜（２−ｎ）としては、アルミニウム、銅、鉄等の熱伝導性に優れた素材のものが用いられるが、加工性とコストの両面からアルミニウム製が最も好ましい。また、ケーブル（４−１）〜（４−ｎ）については特に制約はないが、強度と耐熱性の点から、ふっ素樹脂で被覆されたものが好ましい。
【実施例】
【００２３】
以下に、９個（ｎ＝９）のサブユニットからなる本発明の照射ユニットを採用した照明装置の具体例について述べる。
（１）サブユニット（ＳＵ１）の作成
発光面がφ５ｍｍの砲弾型高輝度タイプの白色光ＬＥＤ素子（Ｌ1）を３６個 用意し、幅２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ製の基板（１−１）に一列直線にてライン状に配置した。この際のＬＥＤ素子間の取り付けピッチは５．５ｍｍとした。つぎに、基板（１−１）の反対側に、幅２０ｍｍ（フィンの部分含む全幅）、長さ２００ｍｍ、高さ２０ｍｍのアルミニウム製の放熱フィン（２−１）を取り付け、さらに、該フィンの上部に６ｍｍの間隔で３個の螺子溝（３−１）を穿けた。さらに、基板（１−１）の反対側に０．５ＳＱ、外径１ｍｍ、長さ１００ｍｍのフッ素樹脂被覆ケーブル（４−１）（ＤＣ＋１２Ｖ線とＧＮＤ線の２本）をハンダ付けし、放熱フィン（２−１）の切れ込み部よりハンダ付けされた２芯ケーブル（４−１）を取り出した。それから、ケーブル（４−１）の他端には、対応するケーブルコネクタ（１４−１）に接続するための、２極の接続プラグ（４−１ａ）を装着した。
（２）サブユニット（ＳＵ２）〜（ＳＵ９）の作成
上記のサブユニット（ＳＵ１）の作成と同じ要領で、さらに８個のサブユニット（ＳＵ２）〜（ＳＵ９）を得た。
（３）レンズ群の配置
２ｍｍ厚のアルミニウムからなり、内寸で長さ１８００ｍｍ、奥行２００ｍｍ、高さ２４ｍｍの筐体（５）内に、その照射先端部（図２のＡ側）から１５ｍｍの内方位置に長さ１７００ｍｍの集光レンズ（８）を、さらに、集光レンズ（８）から５ｍｍの間隔で集光レンズに平行に長さ１７００ｍｍの拡散レンズ（７）を配置した。この際のレンズは、サブユニット同様、筐体（５）の底板（５ａ）に設けられた螺子溝（図示せず）に６箇所の金属製の取付ステ−を介して、長さ２３ｍｍのＭ３螺子にて螺子固定した。
（４）サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵ９）取り付け
拡散レンズ（７）から８ｍｍの間隔をおいて、サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵ９）を連接してＬＥＤユニット（ＬＵ）を形成した。ついで、図２に示すように、長さ１８００ｍｍ、幅１３２ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製上蓋（５ｃ）を被せた状態で、螺子（６−１）〜（６−９）を対応する放熱フィンの螺子溝（３−１）〜（３−９）に螺合させて、ＬＥＤユニット（ＬＵ）全体を筐体（５）に固定した。さらに、長さ１８００ｍｍ、幅６８ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニウム製の補助上蓋（９）を用いて筐体（５）の上方開放部を塞ぎ、螺子（１０ａ）〜（１０ｄ）をそれぞれに対応する螺子溝（１１ａ）〜（１１ｄ）に螺合させ、照射ユニット（ＳＵ）を完成した。
（５）電源供給ユニットの準備
幅１００ｍｍ、奥行２００ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのアルミニウム製の筐体内にＬＥＤに電流を供給するための、出力電圧ＤＣ１２Ｖ、８０Ｗのサブユニットのスイッチング電源を内蔵させた。この際、筐体前面に、サブユニット毎にＬＥＤの出射光量を調整するための可変抵抗器（１３−１）〜（１３−９）として５００Ωの回転型カーボン抵抗器9個を電源供給ユニット（１２）に設けた。また、筐体背面には、サブユニット（ＳＵ１）〜（ＳＵ９）の各ケーブル（４−１）〜（４−９）に対応させてケーブルコネクタ（１４−１）〜（１４−９））を設け、電源供給ユニット（１２）を得た。
（６）照明装置の完成
各照射ユニット（ＳＵ1）〜（ＳＵ９）からのケーブル（４−１）〜（４−９）（いずれも長さ１０００ｍｍ）の接続プラグ（４−１ａ）〜（４−９ａ）を、それぞれに対応する、電源供給ユニット（１２）のケーブルコネクタ（１４−１）〜（１４−９）にて接続して、照明装置を得た。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の照射ユニットは、画像処理用照明装置や光学機器用照明装置のみならず、商品展示用、屋内照明用あるいは医療用照明装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明で採用するライン状ＬＥＤユニットの一例を示す斜視図。
【図２】図１のＬＥＤユニットを、部分的に上方開放部を有する筐体に組み込んで得られた照射ユニットの斜視図。
【図３】図２の上蓋を取り除いた状態の平面図。
【図４】図２の筐体の上方開放部に被せる補助上蓋の斜視図。
【図５】図２の照射ユニットを電源供給ユニットに接続してなる照明装置の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
ＳＵ             照射ユニット
ＳＵ1〜ＳＵｎ    サブユニット   
Ｌ−１〜Ｌ−ｎ  ＬＥＤ素子群  
ＬＵ            ＬＥＤユニット
1−１〜２−ｎ    基板  
２−１〜２−ｎ       放熱フィン
３−１〜３−ｎ      螺子溝
４−１〜４−ｎ      ケーブル
４−１ａ〜４−ｎａ  接続プラグ
５                  筐体
５ｃ                上蓋
６−１〜６−ｎ      螺子
７                  拡散レンズ
８                  集光レンズ
９                  補助上蓋
１０ａ〜１０ｄ      螺子溝
１１ａ〜１１ｄ      螺子溝
１２                電源供給ユニット
１３−１〜１３−ｎ  光量調整用可変抵抗器      
１４−１〜１４−ｎ  ケーブルコネクタ
【図１】
2007299682.tif 000003
【図２】
2007299682.tif 000004
【図３】
2007299682.tif 000005
【図４】
2007299682.tif 000006
【図５】
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